题目内容
【题目】金属钒(V)及其化合物有着广泛的用途。请回答以下问题:
（1）钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH关系如图1所示。V2O74-中V元素的化合价是_____，请写出溶液中VO3-转化为V2O74-的离子方程式:____________。
（2）“弱碱性按盐沉钒法”原理是在含有钒元素的溶液中加入铵盐后形成NH4VO3沉淀，图2是在工业生产中不同pH环境下沉钒率的测定值。实际工业生产中常选择pH=7.5为沉钒的最佳条件，当pH超过8.0时沉钒率降低，其原因是溶液中VO3-转化为V2O74-、_______。(请另写出一点原因)
（3）NH4VO3在高温下分解产生的V2O5可作为硫酸工业中2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) △H=p的催化剂，其催化原理如图3所示。
①过程a和过程b的化学方程式为:V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)△H=q；
V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(g)△H=r
请写出过程c的热化学方程式:_________________。
②t2℃下，反应:2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)△H>0；SO3的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如图所示。t℃下，将2molSO3置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。B点的化学平衡常数的值是__________。
(4)全钒夜流电池是一种可充电电池，装置如图所示。若在放电过程中有H+从A池移向B池，则:
①放电过程中，起负极作用的是_______池(填“A”或“B”)。
②充电过程中，阳极方程式为____________。
【答案】 +5 2 VO3- + 2OH- 
V2O74- + H2O pH过大，溶液中的NH4+会转化为NH3·H2O 2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g) △H=p-q-r 0.00125 A池 VO2+ - e- +H2O = VO2+ + 2H+
【解析】试题分析：（1）根据离子中化合价代数和等于离子所带电荷计算元素化合价；根据图示，在碱性溶液中VO3-转化为V2O74-；（2）当pH超过8.0时，溶液中VO3-转化为V2O74-、溶液中的NH4+会转化为NH3·H2O，所以导致沉钒率降低；（3）①根据盖斯定律计算过程c的热化学方程；②利用“三段式”计算平衡常数；(4)放电过程中有H+从A池移向B池，说明A是负极
、B是正极VO2+ + 2H++ e- = VO2+ +H2O；②充电过程中，电池正极连接电源正极，作电解池阳极；
解析：设V2O74-中V元素的化合价是x，则2x+(-2) 
7=-4，x=+5，所以V2O74-中V元素的化合价是+5；根据图示，在碱性溶液中VO3-转化为V2O74-，转化的离子方程式是2 VO3- + 2OH- 
V2O74- + H2O；（2）当pH超过8.0时，溶液中VO3-转化为V2O74-、溶液中的NH4+会转化为NH3·H2O，所以导致沉钒率降低；（3）①2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) △H=p ；②V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)△H=q；③V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(g)△H=r；根据盖斯定律，①-②-③得2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g) △H=p-q-r ；
根据A点得
A点的平衡常数
，A、B温度相同、平衡常数相同，所以B点的平衡常数是0.00125；(4)根据放电过程中有H+从A池移向B池，说明A是负极、B是正极；①放电过程中，起负极作用的是A池；②充电过程中，电池正极连接电源正极，作电解池阳极，阳极反应为VO2+ - e- +H2O = VO2+ + 2H+；
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